Beschreibung:

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Winkelsensor, insbesondere Hohlwellengeber.

Aus der EP 2 999 094 B1 ist eine Anbauwelle zur Verbindung mit einem Winkelsensor bekannt, welche mit einer Rotorwelle eines Elektromotors klebeverbunden ist und eine Entlüftungs-Spiralnut aufweist.

Aus der DE 10 2013 002 049 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Sensoranordnung bekannt.

Aus der DE 10 2019 002 745 A1 ist ein Elektromotor und ein Winkelsensor bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit Winkelsensor, insbesondere Hohlwellengeber, weiterzubilden, wobei hochpräzise aber auch leicht demontierbare Anbindung eines Winkelsensors an einen Elektromotor bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor mit Winkelsensor, insbesondere Hohlwellengeber, sind, dass eine Rotorwelle des Elektromotors mit einer Anbauwelle verbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist, wobei die Anbauwelle einen Gewindebereich, einen Führungsbereich, einen Zentrierpassung bewirkender zylindrischer Abschnitt, einen zweiten Unrundabschnitt, einen Verbindungsbereich und einen ersten Unrundabschnitt aufweist, wobei die Rotorwelle eine Stufenbohrung aufweist und der Gewindebereich in einen Innengewindebereich der Rotorwelle eingeschraubt ist, wobei ein Gewindeauslaufbereich angrenzt an den Innengewindebereich der Rotorwelle, insbesondere an der vom Führungsbereich axial abgewandten Seite des Innengewindebereichs, wobei der Führungsbereich der Anbauwelle in der Rotorwelle spielbehaftet aufgenommen ist, insbesondere mit Spielpassung, insbesondere wobei der die Zentrierpassung bewirkende zylindrische Abschnitt einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Führungsbereich.

Von Vorteil ist dabei, dass die Anbauwelle schraubverbunden ist, wobei die Betätigung beim Schraubverbinden ohne Quermoment ermöglicht ist, da der erste Unrundabschnitt bei fehlendem Winkelsensor einem Werkzeug leicht zugänglich ist und somit die Anbauwelle querkraftfrei, also mit möglichst nur zentralem Drehmoment, einschraubbar ist. Dabei ist beim Einführen der anbauwelle ein Führungsbereich zum Vorzentrieren vorhanden und bei weiterem Einschrauben der Anbauwelle in die Gewindebohrung eine Zentrierpassung aktiviert sowie durch den Gewindebereich eine stabile belastbare Verbindung erreicht. Somit ist die Anbauwelle hochpräzise ausgerichtet zur Rotorwelle, also möglichst genau in Flucht mit der Rotorwelle.

Der zweite Unrundabschnitt ermöglicht eine einfache Demontage, da ein hohes Drehmoment einbringbar ist, welches sogar eine zusätzliche Klebstoffverbindung zerstören kann. Denn der zweite Unrundabschnitt ist radial viel weiter ausgedehnt als der erste Unrundabschnitt.

Somit ist zwar die Demontage eines Lüfters, der auf die Rotorwelle aufgesteckt ist, nur ermöglicht, wenn zunächst die Anbauwelle demontiert wird. Jedoch ist die Demontage der Anbauwelle einfach und daher leicht ausführbar. Die Anbauwelle ist dann auch weder montierbar, wozu allerdings zuvor die Klebstoffreste zu entfernen sind und frischer flüssiger Klebstoff auf den Gewindebereich und den Führungsbereich aufzutragen ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anbauwelle mit einer Hohlwelle des Winkelsensors drehfest verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die Hohlwelle auf die Anbauwelle aufgesteckt ist. Somit ist eine einfache kraftschlüssige Klemmverbindung ermöglicht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist axial zwischen dem Führungsbereich und dem Innengewindebereich ein Hohlraum ausgebildet, insbesondere zur Aufnahme von Klebstoff. Von Vorteil ist dabei, dass aus dem Führungsbereich oder aus dem Gewindebereich beim Einschrauben der Anbauwelle ausgequetschter Klebstoff aufnehmbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der Rotorwelle und dem Führungsbereich Klebstoff angeordnet, insbesondere wobei insbesondere aus dem Gewindebereich oder Führungsbereich ausgetretener Klebstoff in einem ringförmigen Hohlraum sich befindet, der nach radial innen von dem Gewindebereich und nach radial außen von der Stufenbohrung der Anbauwelle begrenzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Anbindung der Anbauwelle möglichst stabil und belastbar ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Innengewindebereich und dem Gewindebereich Klebstoff angeordnet, insbesondere wobei insbesondere aus dem Gewindebereich ausgetretener Klebstoff im Gewindeauslaufbereich sich befindet. Von Vorteil ist dabei, dass die Anbindung der Anbauwelle möglichst stabil und belastbar ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung grenzt der Führungsbereich an den die Zentrierpassung bewirkenden zylindrischen Abschnitt an. Von Vorteil ist dabei, dass beim Einführen der anbauwelle zunächst der Führungsabschnitt und dann erst die Zentrierpassung wirksam wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Unrundabschnitt axial zwischen dem die Zentrierpassung bewirkenden zylindrischen Abschnitt und dem Verbindungsbereich angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der zweite Unrundabschnitt außerhalb der Stufenbohrung der Anbauwelle, aber möglichst nahe an der Klebeverbindung angeordnet ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hohlwelle des Winkelsensors im Verbindungsbereich mit der Anbauwelle verbunden, insbesondere kraftschlüssig. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und hochpräzise zentrierte Anbindung der Hohlwelle des Winkelsensors ermöglicht ist, wobei der Winkelsensor die auf das Gehäuse des Winkelsensors bezogene Winkelstellung der Hohlwelle detektiert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein elastischer Ring, insbesondere O-Ring, zwischen der Rotorwelle und dem zweiten Unrundabschnitt angeordnet, insbesondere wobei der elastische Ring radial außerhalb des die Zentrierpassung bewirkenden zylindrischen Abschnitts angeordnet ist, insbesondere wobei der elastische Ring an einer vom Verbindungsbereich abgewandten insbesondere axialen Stirnseite des zweiten Unrundabschnitts anliegt und/oder an einer dem zweiten Unrundabschnitt zugewandten, insbesondere axialen, Stirnseite der Rotorwelle, insbesondere wobei die Ringachse des elastischen Rings parallel zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass axiale Stöße, die vom Motor zum Winkelsensor geleitet werden, mittels des elastischen Rings abgedämpft werden. Der elastische Ring ist beispielsweise auch aus einem Material, wie Teflon, herstellbar. Wichtig ist dabei, dass ein möglichst hoher Anteil der Stoßenergie absorbiert wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung grenzt der erste Unrundabschnitt an den Verbindungsbereich angrenzt, insbesondere an der vom zweiten Unrundabschnitt axial abgewandten Seite des Verbindungsbereichs. Von Vorteil ist dabei, dass der erste Unrundabschnitt den axialen Endbereich der Anbauwelle bildet und somit ein Drehmoment mittig zentral, also ohne Quermoment, aufbringbar ist, um die Anbauwelle in die Rotorwelle einzuschrauben. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Lüfter auf die Rotorwelle aufgesteckt und drehfest verbunden mit der Rotorwelle, wobei der vom Lüfter in axialer Richtung überdeckte Bereich mit dem vom Innengewindebereich und/oder Gewindeauslaufbereich in axialer Richtung überdeckten Bereich überlappt oder umfasst. insbesondere wobei am Lüfter in Umfangsrichtung voneinander gleichmäßig beabstandete Lüfterflügel ausgebildet sind. Von Vorteil ist dabei, dass der Lüfter demontierbar ist, wenn die Anbauwelle von der Rotorwelle abmontiert wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der lichte Innendurchmesser des Lüfters oder der Außendurchmesser der Rotorwelle in dem vom Lüfter in radialer Richtung überdeckten Bereich kleiner als der größte Außendurchmesser des zweiten Unrundabschnitts. Von Vorteil ist dabei, dass nach Abmontieren der Anbauwelle der Lüfter ebenfalls abmontierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der größte Außendurchmesser des zweiten Unrundabschnitts größer als der größte Außendurchmesser des Verbindungsbereichs und als der größte Außendurchmesser des ersten Unrundabschnitts. Von Vorteil ist dabei, dass ein großes Drehmoment aufbringbar ist, insbesondere für die Demontage der Anbauwelle.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Unrundabschnitt ein Außenunrundabschnitt, insbesondere Außensechskantabschnitt, oder ein Innenunrundabschnitt, insbesondere ein Innensechskantabschnitt. Von Vorteil ist dabei, dass das Drehmoment mit einem Werkzeug zentral, also mittig, insbesondere ohne Quermoment, in die anbauwelle einleitbar ist, insbesondere beim Einschrauben der Anbauwelle in die Rotorwelle.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Unrundabschnitt ein Außenunrundabschnitt, insbesondere Außensechskantabschnitt. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfaches Werkzeug verwendbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Unrundabschnitt an einer Schraube ausgeformt, welche in eine Gewindebohrung, insbesondere Axialbohrung, der Anbauwelle eingeschraubt ist, insbesondere wobei eine Unterlegscheibe oder eine Lochscheibe zwischen dem Schraubenkopf der Schraube und der Anbauwelle angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass mittels einer Schraube der Unrundabschnitt bereitstellbar ist. Somit ist in der Anbauwelle nur eine axial gerichtete Gewindebohrung einzubringen und dann die Schraube einzuschrauben.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Führungsbereich als Mantelfläche eines Kreiszylinders ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Herstellung ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist statt des Führungsbereichs und des die Zentrierpassung bewirkenden zylindrischen Bereichs ein konisch geformter Bereich an der Anbauwelle ausgebildet, welcher axial zwischen dem Gewindebereich der Anbauwelle und dem zweiten Unrundabschnitt angeordnet ist, insbesondere wobei der Außendurchmesser des konischen Bereichs mit abnehmender Entfernung zum zweiten Unrundabschnitt monoton, insbesondere streng monoton, zunimmt. Von Vorteil ist dabei, dass eine sehr präzise Zentrierung der Anbauwelle zur Rotorwelle ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hohlwelle des Winkelsensors mit dem Verbindungsbereich der Anbauwelle kraftschlüssig verbunden, wobei zwischen der Hohlwelle und dem zweiten Unrundabschnitt eine Dichtung, insbesondere Dichtring, wie O-Ring, angeordnet ist, welche die Hohlwelle zum zweiten Unrundabschnitt hin abdichtet, insbesondere wobei die Dichtung radial außerhalb des Verbindungsbereichs angeordnet ist, insbesondere also der auf die Drehachse der Rotorwelle bezogene, von der Dichtung überdeckte Radialabstandsbereich beabstandet ist von dem von dem Verbindungsbereich überdeckten, auf die Drehachse der Welle bezogene Radialabstandsbereich, insbesondere wobei die Dichtung an einer fein bearbeiteten Stirnfläche der Anbauwelle anliegt, insbesondere wobei die Stirnfläche eben ausgeführt ist und die Normale der Stirnfläche parallel zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet ist, insbesondere wobei das Gehäuse des Winkelsensors mittels einer Drehmomentstütze mit einem Gehäuseteil, insbesondere Lüfterhaube, des Elektromotors verbunden ist, wobei im Gehäuse des Winkelsensors ein Wellendichtring aufgenommen ist, welcher zur Hohlwelle hin abdichtet, insbesondere wobei eine Dichtlippe des Wellendichtrings am radialen Außenumfang der Hohlwelle anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass der Innenraum des Winkelsensors zur Umgebung hin abdichtbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist eine mit einer Rotorwelle 8 verbundene Anbauwelle 11 zur Verbindung der Rotorwelle 8 eines erfindungsgemäßen ersten Elektromotors mit einem Winkelsensor angeschnitten dargestellt.

In der Figur 2 ist die Anbauwelle 11 eines zweiten erfindungsgemäßen Elektromotors in Schrägansicht explodiert dargestellt, wobei im Unterschied zur Ausführung nach Figur 1 die Anbauwelle 11 einen konischen statt eines zylindrischen Wellenabschnitts aufweist und am axialen Ende der Anbauwelle 11 eine Schraube 20 einschraubbar ist.

In der Figur 3 ist die Rotorwelle 8 mit eingeschraubter Anbauwelle 11 in Schnittansicht dargestellt.

In der Figur 4 ist der Anbau des Winkelsensors an den ersten Elektromotor in Schnittansicht dargestellt.

Wie in der Figur 1 dargestellt, weist der erste Elektromotor eine Rotorwelle 8 auf, in welche eine Anbauwelle 11 eingeschraubt ist, um den Anbau eines Winkelsensors, insbesondere Hohlwellengebers, zu ermöglichen.

An ihrem dem Winkelsensor zugewandten axialen Endbereich, insbesondere an ihrer axialen Stirnseite weist die Rotorwelle eine Stufenbohrung auf. Die Anbauwelle 11 weist einen Gewindebereich 6, auf an welchen ein zylindrischer Führungsbereich 4 angrenzt. Auf der vom Gewindebereich 6 axial abgewandten Seite des zylindrischen Führungsbereichs 4 grenzt ein weiterer, als Zentrierpassung 3 fungierender zylindrischer Abschnitt der Anbauwelle 11 an.

Der Gewindebereich 6 und der zylindrische Führungsbereich 4 werden vor dem Verbinden mit der Rotorwelle 8 mit Klebstoff 9 beaufschlagt, welcher einerseits in einen Hohlraum 5 austreten kann oder in einen Gewindeauslauf 7, der axial an den Gewindebereich 6 der Anbauwelle 11 angrenzt. Die Stufenbohrung der Rotorwelle 8 weist als innersten Stufenabschnitt den Gewindeauslauf 7 auf, welcher axial neben einem Innengewinde angeordnet ist, in welchen der Gewindebereich 6 der Anbauwelle 11 eingeschraubt ist.

Axial neben dem Innengewinde ist ein weiterer Stufenabschnitt der Stufenbohrung angeordnet, welcher den Führungsbereich 4 der Anbauwelle 11 spielbehaftet aufnimmt, insbesondere mit Spielpassung. Dabei überragt der weitere Stufenabschnitt in axialer Richtung den Führungsbereich 4, sodass der Hohlraum 5 gebildet ist, in welchen Klebstoff 9 eintreten kann.

Der weitere zylindrische Abschnitt der Anbauwelle 11 weist einen größeren Durchmesser auf als der Führungsbereich 4 und ist somit spielfrei, insbesondere als Zentrierpassung, in den weiteren Stufenabschnitt der Stufenbohrung der Rotorwelle 8 eingesetzt.

Auf diese Weise wird also beim Einfügen der Anbauwelle 11 in die Rotorwelle 8 zunächst eine Führung durch den Führungsbereich 4 erreicht und beim weiteren Einschrauben der Anbauwelle 11 eine präzise Zentrierung mittels des als Zentrierpassung 3 fungierenden weiteren zylindrischen Abschnitts der Anbauwelle 11.

Zum Ansetzen eines Werkzeugs weist die Anbauwelle 11 an ihrem von der Rotorwelle 8 abgewandten axialen Endbereich einen ersten Unrundabschnitt 10 auf, sodass das Schraubmoment eines Werkzeugs querkraftarm oder querkraftfrei mittig zentral aufbringbar ist.

Der erste Unrundabschnitt 10 ist als Außensechskantbereich ausführbar, wie in Figur 1 gezeigt, oder als Innensechskantbereich.

Axial zwischen dem als Zentrierpassung fungierenden Bereich 3 und dem Verbindungsbereich 1 ist ein zweiter Unrundabschnitt 2, insbesondere Schlüsselweite, an der Anbauwelle 11 ausgebildet. Somit ist ein weiteres Werkzeug in diesem zweiten Unrundabschnitt 2 ansetzbar, um eine Demontage der Anabauwelle 11 mit derart hohem Drehmoment zu ermöglichen, dass die stoffschlüssige Verbindung getrennt wird. Die Anbauwelle 11 ist auch als Adapterwelle bezeichenbar.

Der größte Außendurchmesser des zweiten Unrundabschnitts 2 übertrifft die größten Außendurchmesser der in der Rotorwelle 8 aufgenommenen Bereiche der Anbauwelle 11.

Auf die Rotorwelle 8 ist der Innenring eines Wälzlagers aufgesteckt, dessen Außenring in einem Lagerflansch aufgenommen ist. Axial zwischen diesem Lager und dem zweiten Unrundabschnitt ist ein Lüfter auf die Rotorwelle 8 aufsteckbar und drehfest mit der Rotorwelle, insbesondere mittels Passfederverbindung, verbindbar. Der größte Außendurchmesser des zweiten Unrundabschnitts 2 darf sogar größer sein als der kleinste Durchmesser des Lüfters, insbesondere also als der lichte Innendurchmesser des Lüfters.

Denn ein Austausch des Lüfters ist durch die einfache Demontage der Anbauwelle 11 entsprechend einfach ermöglicht.

Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, ist statt des ersten Unrundabschnitts 10 eine Schraube 20 in eine Gewindebohrung der Adapterwelle 11 einschraubbar, deren Schraubenkopf einen Außensechskantbereich und/oder einen Innensechskantbereich aufweist. Eine zwischengeordnete Lochscheibe 21 schützt die dem Schraubenkopf der Schraube 20 zugewandte Stirnseite der Anbauwelle 11. Insbesondere ist die Lochscheibe 21 zwischen dem Schraubenkopf der Schraube 20 und der dem Schraubenkopf der Schraube 20 zugewandten Stirnseite der Anbauwelle 11 angeordnet.

Außerdem ist nach der Ausführung gemäß Figur 2 bis 4 statt des zylindrischen Führungsbereichs 4 und statt des als Zentrierpassung 3 fungierenden Bereichs ein konischer Verbindungsbereich 23 an der Anbauwelle 11 ausgeführt.

Die Stufenbohrung weist einen entsprechenden Innenkonus als weiteren Stufenabschnitt auf.

Somit ist eine verbessere Führung und Zentrierung erreicht. Wie in Figur 4 gezeigt, ist auf die Rotorwelle 8 ein Lüfter 40 aufgesteckt, der drehfest verbunden ist mit der Rotorwelle 8 und Lüfterflügel aufweist. Der vom Lüfter erzeugte Luftstrom wird von einer Lüfterhaube 45, die mit dem Motorgehäuse des Elektromotors verbunden ist, umgelenkt, sodass der Luftstrom am Motorgehäuse entlang strömt.

Der größte Außendurchmesser des zweiten Unrundabschnitts 2 ist größer als der lichte Innendurchmesser des Lüfters 40.

Die Rotorwelle 8 ist über das im Lagerschild 42 aufgenommene Lager 41 drehbar gelagert.

Die Anbauwelle 11 ist mittels eines Werkzeugs, das am zweiten Unrundabschnitt 2 angesetzt wird, demontierbar, sodass nach der Demontage der Anbauwelle 11 auch die Lüfterhaube demontierbar ist und der Lüfter 40 getauscht werden kann.

Ohne Demontieren der Anbauwelle 11 ist der Lüfter 40 nicht demontierbar, da der lichte Innendurchmesser des Lüfters 40 kleiner ist als der größte Außendurchmesser des zweiten Unrundabschnitts 2.

Eine Hohlwelle des Winkelsensors ist auf den Verbindungsbereich 1 der Anbauwelle 11 aufgeschoben und drehfest mit diesem verbunden.

Da der zweite Unrundabschnitt 2 radial über den Verbindungsbereich 1 hervorsteht, ist mittels einer Dichtung, insbesondere Dichtring, wie O-Ring, die Hohlwelle mit dem zweiten Unrundabschnitt 2 dicht verbindbar und somit der Innenraum des Winkelsensors, insbesondere Hohlwellengebers, abgedichtet gegenüber der Umgebung, da ein im das Gehäuseteil 43 umfassenden Gehäuse des Winkelsensors aufgenommener Wellendichtring das Gehäuse zur Hohlwelle 46 hin abdichtet.

Die Hohlwelle 46 ist im Winkelsensor relativ zum Gehäuseteil 43 drehbar angeordnet

Die Dichtung 44 ist radial außerhalb des Verbindungsbereichs 1 angeordnet, insbesondere bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle 8. Das Gehäuse des Winkelsensors ist mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Drehmomentstütze mit der Lüfterhaube 45 verbunden.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des Außensechskantbereichs oder Innensechskantbereichs im ersten Unrundabschnitt 10 und/oder zweiten Unrundabschnitt 2 jeweils auch ein polygonaler Bereich verwendbar.

Bezugszeichenliste

1 Verbindungsbereich

2 zweiter Unrundabschnitt, insbesondere Schlüsselweite

3 Zentrierpassung

4 zylindrischer Führungsbereich

5 Hohlraum

6 Gewindebereich

7 Gewindeauslauf

8 Rotorwelle

9 Klebstoff

10 erster Unrundabschnitt, insbesondere Sechskant

11 Anbauwelle

20 Schraube

21 Lochscheibe

22 Innensechskant

23 Verbindungsbereich

40 Lüfter

41 Lager

42 Lagerschild

43 Gehäuse des Winkelsensors, insbesondere Hohlwellengebers

44 Dichtung

45 Lüfterhaube

46 Hohlwelle